核外电子运动的状态

1、 一、原子核外电子运动的特征 1 1、宏观物体的运动特征、宏观物体的运动特征 下面以铅球的自由落体运动为例：下面以铅球的自由落体运动为例： S=1/2gtS=1/2gt2 2 V=gt V=gt 所处的位置及运行的速度；所处的位置及运行的速度； 可以描画它们的运动轨迹。可以描画它们的运动轨迹。 归纳宏观物体运动的特征：归纳宏观物体运动的特征： n可以准确地测出它们在某一时刻可以准确地测出它们在某一时刻 所处的位置及运行的速度；所处的位置及运行的速度； n可以描画它们的运动轨迹。可以描画它们的运动轨迹。 2、核外电子运动的特征：、核外电子运动的特征： 电子质量很小电子质量很小 （9.19.110

2、10-31 -31kg kg） 带负电荷带负电荷 运动范围小运动范围小 （直径约为（直径约为1010-10 -10m m ） 高速运动，接近光速高速运动，接近光速 结论：结论： 电子的运动电子的运动与与宏观物体宏观物体的运动不同，的运动不同， 宏观物体遵循牛顿运动定律宏观物体遵循牛顿运动定律, 而电子运动不遵循牛顿运动定律而电子运动不遵循牛顿运动定律. 原子核外电子的运动没有确定的轨道原子核外电子的运动没有确定的轨道,不不 能同时准确地测定电子在某一时刻所处能同时准确地测定电子在某一时刻所处 的位置和运动速度的位置和运动速度,也不能描画出它的运也不能描画出它的运 动轨迹动轨迹. 思考：思考：

3、如何描述核外电子的运动？如何描述核外电子的运动？ 1、只能用统计的观点、只能用统计的观点指出它在原子核外指出它在原子核外 空间某处出现机会的多少空间某处出现机会的多少。 2、用、用“电子云电子云”形象的描述核外电子的形象的描述核外电子的 运动。运动。 氢原子的五次瞬间照相氢原子的五次瞬间照相: 电子云演示 呈球形分布呈球形分布 在离核近处密度大在离核近处密度大, 离核远处密度小离核远处密度小. 氢原子的电子云的特征： 而多电子原子的电子而多电子原子的电子 云则比较复杂。云则比较复杂。 用小黑点的疏密来形象化描述电子用小黑点的疏密来形象化描述电子 在原子核周围出现机会多少的图象在原子核周围出现机

4、会多少的图象- -电子云电子云. 1、氢原子的电子云图中的小黑点表示的、氢原子的电子云图中的小黑点表示的 意义是（意义是（ ） （A）一个黑点表示一个电子）一个黑点表示一个电子 （B）黑点的多少表示电子个数的多少）黑点的多少表示电子个数的多少 （C）表示电子运动的轨迹）表示电子运动的轨迹 （D）电子在核外空间出现机会的多少）电子在核外空间出现机会的多少 D 二二.核外电子运动状态核外电子运动状态 1. 电子层电子层 根据电子的能量差异和空间运动范围离核的根据电子的能量差异和空间运动范围离核的 远近不同远近不同,核外电子分别处于不同的电子层核外电子分别处于不同的电子层. 电子层电子层 n= 1

5、2 3 4 5 6 7 K L M N O P Q 电子离核距离电子离核距离 近近 远远 能量能量 低低 高高 2.电子亚层电子亚层(同一电子层中同一电子层中,电子运动形状不同电子运动形状不同, 能量也有区别能量也有区别) 四种亚层四种亚层 S、P、d、 f 电子层和电子亚层关系电子层和电子亚层关系 n=1 s亚层亚层 1s n=2 s、p亚层亚层 2s、2p n=3 s、p、d亚层亚层 3s、3p、3d n=4 s、p、d、f亚层亚层 4s、4p、4d、4f 形状：形状：s球形球形 p-纺锤形纺锤形 d-花瓣形花瓣形 f-十字花瓣形十字花瓣形 同层中能量同层中能量 nsnpndnf 3. 电

6、子云伸展方向电子云伸展方向轨道轨道 p电子云电子云三个伸展方向三个伸展方向 f电子云电子云七个伸展方向七个伸展方向 问题问题: (px py pz)能量是否相同能量是否相同? (px py pz) (3px = 3py =3 pz) 2px 3px 4px 轨道轨道-在一定电子层上具有一定形状和一定伸在一定电子层上具有一定形状和一定伸 展方向的电子云所占据的空间称展方向的电子云所占据的空间称轨道轨道. S电子云电子云-一个伸展方向一个伸展方向 d电子云电子云五个伸展方向五个伸展方向, s s轨道：轨道：球球形形 电子云的伸展方向电子云的伸展方向: p p轨道：轨道：纺锤纺锤形形 电子云的伸展方

7、向电子云的伸展方向: Px Py Pz 形状：形状：d轨道电子云伸展方向轨道电子云伸展方向花瓣形花瓣形 形状：形状：f轨道电子云伸展方向轨道电子云伸展方向复杂花瓣形复杂花瓣形 自旋方向示意图：自旋方向示意图： 4. 电子的自旋电子的自旋 每一个轨道中最多只能容纳二个自旋每一个轨道中最多只能容纳二个自旋 方向相反的电子方向相反的电子. 电子层电子层 序数序数 电子亚层电子亚层 轨道数轨道数 n2 最多可容纳最多可容纳 电子数电子数2n2 1 2 3 4 .n s s.p s.p.d s.p.d.f 1=12 1+3+5=9=32 1+3+5+9=16 =42 1+3=4=22 n2 2 8 18

8、 32 2n2 小结小结： 电子云形状电子云形状-由电子亚层决定由电子亚层决定. 电子的能量电子的能量-由电子层、电子亚层决定。由电子层、电子亚层决定。 轨道轨道-由电子层、电子亚层、电子云伸展方由电子层、电子亚层、电子云伸展方 向决定。向决定。 电子的运动状态电子的运动状态-由电子层、电子亚层、电由电子层、电子亚层、电 子云伸展方向和电子的自旋四个方面描述。子云伸展方向和电子的自旋四个方面描述。 表表5-2 稀有气体原子的电子层排布稀有气体原子的电子层排布 核电 荷数 元素 名称 元素 符号 各电子层的电子数 KLM N O Q 2 10 18 36 54 86 氢 氖 氩 氪 氙 氡 He

9、 Ne Ar Kr Xe Rn 2 2 8 288 28 188 28 1818 8 28 18 32 18 8 （2 2）各层最多容纳）各层最多容纳2n2n2 2 个电子个电子 （3 3）最外层不超过）最外层不超过8 8个（个（K K层层2 2个）个） （4 4）次外层不超过）次外层不超过1818个，倒数第个，倒数第 三层不超过三层不超过3232个。个。 相互制约，相互联系相互制约，相互联系 核外电子排布规律核外电子排布规律: : （1 1）能量最低原理）能量最低原理 三、核外电子排布式与轨道表示方式三、核外电子排布式与轨道表示方式 1、泡利不相容原理、泡利不相容原理 同一轨道上最多可容纳电

10、子自旋方向相反同一轨道上最多可容纳电子自旋方向相反 的两个电子。的两个电子。 核外电子排布的原则核外电子排布的原则 在同一原子里在同一原子里,没有运动状态完全相同的没有运动状态完全相同的 两个电子存在。两个电子存在。 2、能量最低原理：、能量最低原理：电子优先进入能量低电子优先进入能量低 的轨道。的轨道。 E1S E2SE2PE3S E3P （1）按能量由低到高顺序，正确书写轨道符号。）按能量由低到高顺序，正确书写轨道符号。 （2）按电子排布规律，分别在）按电子排布规律，分别在s.p等亚层右上角等亚层右上角 填写所排电子的数目。填写所排电子的数目。 例例1.写出写出118号元素原子的核外电子排

11、布式。号元素原子的核外电子排布式。 核外电子排布式书写核外电子排布式书写 电子排布式：电子排布式： 6C 1s2 2s2 2p2 7N 1s2 2s2 2p3 8O 1s2 2s2 2p4 9F 1s2 2s2 2p5 轨道表示式轨道表示式 S区区 、P区区 例例2. O2-离子中电子的运动状态有离子中电子的运动状态有( ) A.3种种 B. 8种种 C.10种种 D.12 种种 C 其原子最外层有其原子最外层有_种运动状态不同的电种运动状态不同的电 子，子， 其原子中有其原子中有_种能量不同的电子；种能量不同的电子； 6 5 其属于其属于_区元素。区元素。P 3 3洪特规则洪特规则: : 6

12、 6C C 轨道表轨道表 示式示式 在能量相同的轨道上在能量相同的轨道上电子电子以以相同的相同的自旋方向，自旋方向， 分占不同的轨道分占不同的轨道. 7N轨道表 轨道表 示式示式 8O轨道式 轨道式 9F轨道式 轨道式 写出写出19、20、26号元素原子的核外电子排布式。号元素原子的核外电子排布式。 多电子原子中能级交错现象多电子原子中能级交错现象 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s 5p 5d 5f 6s 6p 5d 6f E:1s2s2p3s3p4s3d4p5s4d 5p6s4f5d6p 电子填入轨道的先后顺序电子填入轨道的先后顺序 多电子原子中能级交错现象多

13、电子原子中能级交错现象 原因：原因：除原子核对电子影响外，还存在各电除原子核对电子影响外，还存在各电 子之间的相互作用，减弱了原子核对外层电子之间的相互作用，减弱了原子核对外层电 子的作用子的作用. ns(n-1)d(n-2)fnp 22Ti 26Fe的核外电子排布式 的核外电子排布式 例如：例如：22Ti 26Fe 24Cr 1s22s22p63s23p63d44s2 实验测定：实验测定： 1s22s22p63s23p63d54s1 填入按能级顺序填入按能级顺序 书写按电子层顺序书写按电子层顺序 价电子价电子 29Cu 1s22s22p63s23p63d94s2 实验测定实验测定 ： 1s2

14、2s22p63s23p63d104s1 再如：再如： 1s22s22p63s23p63d24s2 1s22s22p63s23p63d64s2 全充满全充满 ：p6 , d10 , f14 半充满半充满 ：p3 , d5 , f7 全空全空 ： p0 , d0 , f0 特例特例: 同一电子亚层全充满、半充满、或全空的状态同一电子亚层全充满、半充满、或全空的状态 都是能量较低的稳定状态。都是能量较低的稳定状态。 24Cr 1s22s22p63s23p63d44s2 实验测定：实验测定： 1s22s22p63s23p63d54s1 29Cu 1s22s22p63s23p63d94s2 实验测定实验

15、测定 ： 1s22s22p63s23p63d104s1 比较：比较： 为何核外电子排布最外层电子不超过为何核外电子排布最外层电子不超过8个，个， 次外层电子不超过次外层电子不超过18个个. 表示表示原子结构的化学式有原子结构的化学式有: 电子式电子式; 原子结构示意图原子结构示意图; 特征电子构型特征电子构型(最外层电子排布式最外层电子排布式,即价电子数即价电子数); 核外电子排布式核外电子排布式; 轨道表示式轨道表示式. 写出第三周期只有一个未成对电子的元素符号写出第三周期只有一个未成对电子的元素符号: 1s22s22p63s1 1s22s22p63s23p1 1s22s22p63s23p5

16、 Na Al Cl 短周期短周期P亚层上有亚层上有2个未成对电子的元素符号个未成对电子的元素符号: 1s22s22p2 1s22s22p4 1s22s22p63s23p2 C O Si 1s22s22p63s23p4 S 例例2.(1).短周期元素短周期元素P亚层未成对电子数最多亚层未成对电子数最多 的元素原子是的元素原子是_. N、P (2).第三周期元素第三周期元素P亚层有一个未成对电子的亚层有一个未成对电子的 元素元素_. Al、Cl (3).第三周期元素第三周期元素P亚层有两个未成对电子元亚层有两个未成对电子元 素原子的电子排布式和轨道表示式素原子的电子排布式和轨道表示式. 例例. 下

17、列原子的最外电子层中下列原子的最外电子层中,成对电子占成对电子占 据的轨道和不成对电子占据的轨道数目相据的轨道和不成对电子占据的轨道数目相 同的是同的是 A. B B. K C. Si D. O A D 下列电子排布式表示的微粒下列电子排布式表示的微粒,无法确定其无法确定其 是原子还是离子的是是原子还是离子的是_. (A)1s2 (B )1s22s2 (C ) 1S22S22P63S23P6 (E)1s22s22p1 AC 例例9. 元素元素X的原子最外层电子排布式是的原子最外层电子排布式是 nsnnpn+1. 原子中能量最高的是原子中能量最高的是_电子电子,其电其电 子云在空间有子云在空间有

18、_种伸展方向种伸展方向;X的名称是的名称是 _,其氢化物的电子式是其氢化物的电子式是_. 2P3 3 氮氮 例例7 若若A元素原子的最外层电子的结构是元素原子的最外层电子的结构是 ns2，则下列判断正确的是，则下列判断正确的是。 (A). A一定是金属元素一定是金属元素 (B) .A一定是一定是AA 族元素族元素 (C). A的最高正价是的最高正价是+2价价 (D).A不易形成负价不易形成负价. D He Be Mg Ca Fe 例例8. 下列四种微粒中下列四种微粒中,不能破坏水的电离不能破坏水的电离 平衡的是平衡的是( ). X2- 1s22s22p63s23p6 Y 1s22s22p63s

19、1 Z3+ 1s22s22p6 A.W- 1s22s22p63s23p6 D 例例10.X.Y两元素可形成两元素可形成X2Y3型化合物型化合物,则则 X.Y原子最外层的电子排布可能是原子最外层的电子排布可能是_. X 3s23p1 2s22p3 3s23p1 3s2 Y 3s23p5 2s22p4 3s23p4 3s22P3 (A) (B) ( C) (D) B C 例例3. 下列各组原子中下列各组原子中,彼此的化学性质一定相似彼此的化学性质一定相似 的是的是_. (A)P原子原子:1s2 Q原子原子:2s2 (B) P原子原子:M电子层上有电子层上有2个电子个电子. Q原子原子:N电子层上也

20、有电子层上也有2个电子个电子. (C) P原子原子:2P亚层有亚层有1个未成对电子个未成对电子. Q原子原子:3P亚层也有亚层也有1个未成对电子个未成对电子. (D)P原子原子:最外电子层最外电子层(L层层)上只有一个空轨道上只有一个空轨道. Q原子原子:最外电子层最外电子层(M层层)上也只有一个空轨道上也只有一个空轨道. D 9、写出核外电子总数为10、18的微粒(尽可能多)。 核外电子总数为10的微粒：Ne、HF、H2O、NH3、CH4、 F-、O2-、N3-、OH-、NH2-、H3O+、NH4+、Na+、Mg2+、 Al3+ 核外电子总数为18的微粒：Ar、HCl、H2S、PH3、SiH

21、4、 Cl-、S2-、HS-、F2、H2O2、HFO、N2H4、C2H6 8、写出相对分子质量为、写出相对分子质量为28的物质的分子式的物质的分子式 (三种三种)； 写出相对分子质量为写出相对分子质量为34的物质的分子式的物质的分子式 (三种三种)； 写出相对分子质量为写出相对分子质量为44的物质的分子式的物质的分子式 (三种三种)。 CO、N2 、 C2H4 H2S、 PH3 、 、 H 2O2 CO2 、 N2O、 C3H8 写出写出135号元素的核外电子排布式。号元素的核外电子排布式。 写出写出N 、F、Si元素的轨道表达式。元素的轨道表达式。 写出写出Cr、Cu、Fe、Na、Br、Ar

22、最外层电最外层电 子排布式。子排布式。 作业作业 电子排布方面的规律电子排布方面的规律 1.主族元素中单电子数最多的是主族元素中单电子数最多的是_ 族元族元 素，前四周期单电子数最多的元素是素，前四周期单电子数最多的元素是_ 2.原子最外层成对电子数和成单电子数相等原子最外层成对电子数和成单电子数相等 的元素在的元素在_族元素。族元素。 3.原子最外层电子数是次外层电子数原子最外层电子数是次外层电子数2倍或倍或3 倍的元素一定倍的元素一定_. 4.次外层电子数为次外层电子数为2 的元素一定的元素一定_. 5.次外层电子数为次外层电子数为8的元素在第三周期以下所的元素在第三周期以下所 有有_的元

23、素的元素. A Cr. A、A 在第二周期在第二周期 在第二周期在第二周期 A、A 1.最外层电子数是一个的原子一定是主族吗最外层电子数是一个的原子一定是主族吗? 2.最外层电子数是最外层电子数是nS2的原子一定是主族吗的原子一定是主族吗? 3.除最外层外除最外层外,其他各电子层的电子数均达到其他各电子层的电子数均达到 2n2,一定是主族元素吗一定是主族元素吗? 问题问题 6、最外层电子数等于电子层数的元素为、最外层电子数等于电子层数的元素为 _. 7、未成对电子数等于电子层数的元素有、未成对电子数等于电子层数的元素有 _（短周期）（短周期） 8、原子的、原子的S亚层和亚层和P亚层电子数相等的

24、是亚层电子数相等的是 _.(短周期）。短周期）。 9、最外层电子数与次外层电子数相等、最外层电子数与次外层电子数相等 的元素有的元素有_. H、Be、Al、Ge、Sb、Po H、C、O、P. O、Mg Be、Ar 例例9. 第第IV主族元素主族元素R,在它的在它的R(OH)n中中,其质其质 量分数为量分数为0.778,在它的另一化合物在它的另一化合物R(OH)m 中中,质量分数为质量分数为0.636. (1).试求试求n和和m的值的值,n=_,m=_. (2)试求试求R的相对原子质量的相对原子质量:_. （二）、相对分子质量（二）、相对分子质量:一个分子的各原子的相对原子一个分子的各原子的相对原子 质量的总和。质量的总和。 （注意：有时为了方便，相对原子质量和